ES2968291T3 - Detección basada en fibra óptica de alta sensibilidad - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Detección basada en fibra óptica de alta sensibilidad

La invención se refiere a un sistema de detección para medir una o más condiciones dentro de un área predeterminada y a un método para medir una o más condiciones dentro de un área predeterminada. Las realizaciones de esta divulgación se refieren generalmente a un sistema para detectar condiciones dentro de un espacio predeterminado y, más particularmente, a un sistema de detección de fibra óptica.

Los sistemas convencionales de detección de humo funcionan detectando la presencia de humo u otros contaminantes transportados por el aire. Tras la detección de un nivel umbral de partículas, se puede activar una alarma u otra señal, tal como una señal de notificación, y se puede iniciar el funcionamiento de un sistema de supresión de incendios.

Los sistemas de detección de humo de alta sensibilidad pueden incorporar una red de tuberías que consiste de una o más tuberías con orificios o entradas instaladas en posiciones donde las emisiones de humo o de prefuego pueden ser recogidas de una región o ambiente que se está monitorizando. El aire se introduce en la red de tuberías a través de las entradas, tal como a través de un ventilador, y posteriormente se dirige a un detector. En algunos sistemas de detección de humo convencionales, pueden colocarse unidades de sensor individuales en cada ubicación de detección, y cada unidad de sensor tiene sus propios componentes de procesamiento y detección.

Pueden producirse retrasos en la detección de la presencia del fuego en detectores de humo puntuales convencionales y también en sistemas de detección de redes de tuberías, por ejemplo, debido al tiempo de transporte de humo. En los sistemas de detección de redes de tuberías, debido al tamaño de la red de tuberías, existe típicamente un retardo de tiempo entre cuando el humo entra en la red de tuberías a través de una entrada y cuando ese humo realmente llega al detector remoto. Además, debido a que el humo u otros contaminantes inicialmente entran en la red de tuberías a través de algunas de las entradas, el humo se mezcla con el aire limpio proporcionado a la tubería desde el resto de las entradas. Como resultado de esta dilución, el humo detectable a partir de la mezcla de humo y aire no puede exceder el umbral necesario para indicar la existencia de un incendio.

El documento DE 102013213721 divulga un módulo de detección de humo óptico conectado a un módulo de evaluación optoelectrónico externo a través de cables de fibra óptica, el módulo de evaluación emite una alarma si las señales del módulo de detección de humo se desvían de una manera inadmisible de un valor comparativo. El documento WO 2014/041350 divulga un aparato de detección de ocupación de habitación que comprende fuentes de luz que emiten una serie de señales de pulsos de luz desde nodos de salida, y una unidad de control que tiene un procesador para comparar señales reflejadas sucesivas recibidas por una unidad de captura de señal.

Compendio

Según un primer aspecto, un sistema de detección para medir una o más condiciones dentro de un área predeterminada incluye un mazo de fibra que tiene al menos un cable de fibra óptica para transmitir luz. El al menos un cable de fibra óptica define una pluralidad de nodos dispuestos para medir una o más condiciones. Un sistema de control se acopla operativamente al mazo de fibra de manera que una señal indicativa de luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos se transmite al sistema de control. El sistema de control analiza la señal asociada con la pluralidad de nodos en uno o más de un dominio de frecuencia, dominio de tiempofrecuencia, dominio de tiempo y dominio espacial, para determinar una presencia y magnitud de la condición dentro del área predeterminada, incluyendo evaluar las señales asociadas con la pluralidad de nodos individual y colectivamente, caracterizado porque la evaluación colectiva de las señales se hace usando una operación de fusión de datos para producir señales fusionadas o características fusionadas de las señales y porque la evaluación colectiva de las señales fusionadas o características fusionadas de las señales permite detectar una condición a una magnitud que sería insuficiente para iniciar una alarma en cualquiera de los nodos individualmente.

Opcionalmente, se proporciona un dispositivo sensible a la luz para recibir luz dispersada asociada con el nodo, el dispositivo sensible a la luz se configura para generar la señal en respuesta a la luz dispersada.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales, el sistema de control comprende además una unidad de control, la unidad de control se adapta para convertir las señales utilizando una o más de una transformada de Fourier, una transformada de Wavelet, una transformada de espacio-tiempo, una distribución de Choi-Williams, y una distribución de Wigner-Ville.

Según un segundo aspecto, un método para medir una o más condiciones dentro de un área predeterminada incluye transmitir luz a lo largo de un mazo de fibra y a través de una pluralidad de nodos de un cable de fibra óptica del mazo de fibra. La pluralidad de nodos se disponen para medir la una o más condiciones. Se recibe luz dispersa asociada con la pluralidad de nodos, y las señales correspondientes a la luz dispersa asociada con la pluralidad de nodos se comunican a una unidad de control. Las señales son evaluadas por la unidad de control con respecto a uno o más de un dominio de frecuencia, dominio de tiempo-frecuencia, y dominio espacial, para medir si la luz dispersa indica presencia y magnitud de la una o más condiciones dentro del área predeterminada, que incluye evaluar las señales correspondientes a la luz dispersa asociada con el al menos un nodo individual y colectivamente, caracterizado porque la evaluación colectiva de las señales se hace usando una operación de fusión de datos para producir señales fusionadas o características fusionadas de las señales y porque la evaluación colectiva de las señales fusionadas o características fusionadas de las señales permite detectar una condición a una magnitud que sería insuficiente para iniciar una alarma en cualquiera de los nodos individualmente.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales que evalúan las señales con respecto a un dominio de frecuencia comprende aplicar una o más de una transformada de Fourier, una transformada de Wavelet, una transformada de espacio-tiempo, una distribución de Choi-Williams, y una distribución de Wigner-Ville a las señales.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales se aplica una o más de la transformada de Fourier, la transformada de Wavelet, la transformada de espacio-tiempo, la distribución de Choi-Williams y la distribución de Wigner-Ville cuando las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con el al menos un nodo se evalúan individualmente.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales se aplica una o más de la transformada de Fourier, la transformada de Wavelet, la transformada de espacio-tiempo, la distribución de Choi-Williams y la distribución de Wigner-Ville cuando las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con el al menos un nodo se evalúan colectivamente.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales se aplica una o más de la transformada de Fourier, la transformada de Wavelet, la transformada de espacio-tiempo, la distribución de Choi-Williams y la distribución de Wigner-Ville cuando las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con el al menos un nodo se evalúan individualmente y cuando las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con el al menos un nodo se evalúan colectivamente.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales que evalúan las señales correspondientes a la luz dispersa asociada con el al menos un nodo con respecto a uno o más de un dominio de frecuencia, dominio de tiempo-frecuencia, dominio de tiempo y dominio espacial incluye determinar una magnitud de un componente de la transformación o distribución de cada señal dentro de un tiempo fijo.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales la medición de la condición incluye comparar la magnitud del componente de la transformación o distribución a un umbral predeterminado.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales que evalúan la señal con respecto a un dominio de frecuencia incluye evaluar una frecuencia de la señal para medir la presencia de humo dentro del área predeterminada.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales que evalúan la frecuencia incluye determinar una magnitud de la frecuencia.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales está presente humo si la magnitud de la frecuencia es igual a o excede un umbral predeterminado.

Además de una o más de las características descritas anteriormente, o como una alternativa, en realizaciones adicionales que evalúan la señal con respecto a un dominio de frecuencia incluye evaluar una frecuencia de la señal para determinar la presencia de fuego dentro del área predeterminada.

La materia de asunto de la presente invención se define en las reivindicaciones al final de la memoria descriptiva. Las características y ventajas anteriores y otras de la presente divulgación resultan evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos en los que:

la FIG. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de detección según una realización no reivindicada;

la FIG. 1A es un diagrama esquemático de transmisión de luz en un nodo de un sistema de detección según una realización;

la FIG. 2A es un diagrama esquemático de un sistema de detección según otra realización;

la FIG. 2B es un diagrama esquemático de un sistema de detección según otra realización;

la FIG. 3 es una vista en sección transversal de un nodo de fibra óptica del mazo de fibras de la FIG. 1 según una realización;

la FIG. 4A es una vista lateral de un mazo de fibra de un sistema de detección según una realización;

la FIG. 4B es un diagrama esquemático de un mazo de fibra de un sistema de detección según una realización; la FIG. 5 es un diagrama esquemático de un sistema de detección que incluye una pluralidad de mazos de fibra según una realización;

la FIG. 6 es una vista en perspectiva de un área dentro de un edificio a monitorizar por un sistema de detección según una realización;

la FIG. 7 es un diagrama esquemático de un sistema de control del sistema de detección según una realización; la FIG. 8 es otro diagrama esquemático de un sistema de detección que incluye un sensor de fotodiodo de avalancha según una realización;

la FIG. 9 es un método para hacer funcionar un sistema de detección según una realización;

la FIG. 10 es un diagrama esquemático del flujo de proceso para evaluar las señales generadas por el dispositivo sensible a la luz según una realización;

las FIGS. 11A y 11B son diagramas que ilustran las señales registradas por el sistema de detección a lo largo del tiempo para diversas condiciones o eventos predefinidos según una realización;

la FIG. 12 es otro diagrama esquemático de otro sistema de detección;

la FIG. 13 es incluso otro diagrama esquemático de un sistema de detección;

la FIG. 14 es un diagrama esquemático de un sistema de detección que utiliza lentes;

la FIG. 15 es otro diagrama esquemático de un sistema de detección que utiliza espejos;

la FIG. 16A es un diagrama esquemático de un sistema de detección que tiene una conexión de empalme; la FIG. 16B es otro diagrama esquemático de una conexión de empalme para un sistema de detección; la FIG. 17 es un diagrama esquemático de un sistema de detección que incluye un amplificador óptico; la FIG. 18 es un diagrama esquemático de un sistema de detección configurado adicionalmente para comunicación; y

la FIG. 19 es una ilustración esquemática de un sistema de detección y un sistema de supresión combinados. La descripción detallada explica realizaciones de la presente divulgación, junto con las ventajas y características, mediante ejemplo con referencia a los dibujos.

Haciendo referencia ahora a las FIGS., se ilustra un sistema 20 para detectar una o más condiciones o eventos dentro de un área designada. El sistema de detección 20 puede ser capaz de detectar una o más condiciones peligrosas, incluyendo, pero sin limitarse a la presencia de humo, fuego, temperatura, llama o cualquiera de una pluralidad de contaminantes, productos de combustión, o productos químicos. Alternativamente, o además, el sistema de detección 20 puede configurarse para realizar operaciones de monitorización de personas, condiciones de iluminación u objetos. En una realización, el sistema 20 puede funcionar de una manera similar a un sensor de movimiento, tal como para detectar la presencia de una persona, ocupantes, o acceso no autorizado al área designada, por ejemplo. Las condiciones y eventos descritos en esta memoria se pretenden solo como un ejemplo, y otras condiciones o eventos adecuados están dentro del alcance de la divulgación. El sistema de detección 20 usa luz para evaluar un volumen para la presencia de una condición. En esta memoria descriptiva, el término "luz" significa radiación coherente o incoherente en cualquier frecuencia o una combinación de frecuencias en el espectro electromagnético. El sistema fotoeléctrico utiliza dispersión de luz para determinar la presencia de partículas en la atmósfera ambiental para indicar la existencia de una condición o evento predeterminado. En esta memoria descriptiva, el término "luz dispersada" puede incluir cualquier cambio en la amplitud/intensidad o dirección de la luz incidente, incluyendo reflexión, refracción, difracción, absorción y dispersión en cualquier/todas las direcciones. La luz se emite en el área designada; cuando la luz encuentra un objeto (una persona, partícula de humo, o molécula de gas, por ejemplo), la luz puede dispersarse y/o absorberse debido a una diferencia en el índice de refracción del objeto en comparación con el medio circundante (aire). Dependiendo del objeto, la luz puede dispersarse en todas las direcciones diferentes. La observación de cualquier cambio en la luz incidente, detectando la luz dispersada por un objeto, por ejemplo, proporciona información sobre el área designada que incluye determinar la presencia de una condición o evento predeterminado.

En su forma más básica según una realización no cubierta por las reivindicaciones, como se muestra en la FIG. 1, el sistema de detección 20 incluye un solo cable de fibra óptica 28 con al menos un núcleo de fibra óptica. El término cable de fibra óptica 28 incluye cualquier forma de fibra óptica. Como ejemplos, una fibra óptica es una longitud de cable que se compone por uno o más núcleos de fibra óptica de fibra de cristal fotónica o núcleo hueco, de modo único, multimodo, mantenimiento de polarización, de fibra de cristal fotónica. Un nodo 34 se ubica en el punto de terminación de un cable de fibra óptica 32 y se incluye inherentemente en la definición de un cable de fibra óptica 28. El nodo 34 se coloca en comunicación con la atmósfera ambiente. Una fuente de luz 36, tal como un diodo láser, por ejemplo, y un dispositivo sensible a la luz 38, tal como un fotodiodo, por ejemplo, se acoplan al cable de fibra óptica 28. Un sistema de control 50 del sistema de detección 20, descrito con más detalle a continuación, se utiliza para gestionar el funcionamiento del sistema de detección y puede incluir el control de componentes, adquisición de datos, procesamiento de datos y análisis de datos.

Como se muestra en la FIG. 1A, la luz de la fuente de luz se transmite a través del nodo 34 al área circundante, ilustrada esquemáticamente en 21. La luz 21 interactúa con una o más partículas indicativas de una condición, ilustrada esquemáticamente en 22, y se refleja o transmite de vuelta al nodo 34, ilustrado esquemáticamente en 23. Una comparación de la luz proporcionada al nodo 34 y/o los cambios en la luz reflejada de vuelta al dispositivo sensible a la luz 38 desde el nodo 34 indicará si están presentes o no cambios en la atmósfera ambiental adyacente al nodo 34 que están causando la dispersión de la luz. La luz dispersada como se describe en la presente memoria se pretende que incluya adicionalmente luz reflejada, transmitida y absorbida. Aunque se describe que el sistema de detección 20 usa dispersión de luz para determinar una condición o evento, las realizaciones en las que se usa oscurecimiento, absorción y fluorescencia de luz además de dispersión de luz también están dentro del alcance de la divulgación.

Según la invención, el sistema de detección 20 incluye una pluralidad de nodos 34. Por ejemplo, como se ilustra en la FIG. 2A, una pluralidad de cables de fibra óptica 28 y nodos correspondientes 34 están cada uno asociados con un dispositivo sensible a la luz 38 distinto. En realizaciones en las que un dispositivo sensible a la luz 38 individual se asocia con cada nodo 34, como se muestra en la FIG. 2A, la señal emitida desde cada nodo 34 puede monitorizarse. T ras la detección de un evento o condición predeterminada, será posible localizar la posición del evento porque se conoce la posición de cada nodo 34 dentro del sistema 20. Alternativamente, como se muestra en la FIG. 2B, una pluralidad de cables de fibra óptica 28, pueden acoplarse a un único dispositivo sensible a la luz.

En realizaciones en las que un único dispositivo sensible a la luz 38 se configura para recibir luz dispersada de una pluralidad de nodos 34, el sistema de control 50 es capaz de localizar la luz dispersada, es decir, identificar la luz dispersada recibida de cada uno de la pluralidad de nodos 34. En una realización, el sistema de control 50 utiliza la posición de cada nodo 34, específicamente la longitud de los cables de fibra óptica 28 asociados con cada nodo 34 y el tiempo de vuelo correspondiente (es decir, el tiempo transcurrido entre cuando la luz fue emitida por la fuente de luz 36 y cuando la luz fue recibida por el dispositivo sensible a la luz 38), para asociar diferentes partes de la señal de luz con cada uno de los nodos respectivos 34 que se conectan a ese dispositivo sensible a la luz 38. Alternativamente, o además, el tiempo de vuelo puede incluir el tiempo transcurrido entre cuando la luz se emite desde el nodo y cuando la luz dispersada se recibe de nuevo en el nodo. En tales realizaciones, el tiempo de vuelo proporciona información con respecto a la distancia del objeto con respecto al nodo.

En una realización, ilustrada en la sección transversal del cable de fibra óptica mostrado en la FIG. 3, dos núcleos de fibra de transmisión de luz sustancialmente idénticos y paralelos 40, 42 se incluyen en el cable de fibra óptica 28 y terminan en el nodo 34. Sin embargo, debe entenderse que también se contemplan aquí realizaciones en las que el cable de fibra óptica 28 incluye solo un único núcleo de fibra, o más de dos núcleos. La fuente de luz 36 puede acoplarse al primer núcleo de fibra 40 y el dispositivo sensible a la luz 38 puede acoplarse al segundo núcleo de fibra 42, por ejemplo, cerca de un primer extremo del cable de fibra óptica 28. La fuente de luz 36 puede funcionar selectivamente para emitir luz, que viaja hacia abajo del primer núcleo de fibra 40 del cable de fibra óptica 28 hasta el nodo 34. En el nodo 34, la luz emitida es expulsada a la atmósfera adyacente. La luz se dispersa y se transmite de nuevo al nodo 34 y por debajo del cable de fibra 28 al dispositivo sensible a la luz 38 a través del segundo núcleo de fibra 42.

Con referencia ahora a la FIG. 4A, en realizaciones más complejas, el sistema de detección 20 incluye un mazo de fibra 30 que tiene una pluralidad de cables de fibra óptica 28 agrupados juntos. Debe observarse que un mazo de fibra 30 también puede ser solo un único cable de fibra óptica 28. En una realización, una pluralidad de núcleos de fibra 40, 42 se agrupan juntos en una ubicación para formar una cadena principal de mazo de fibra 31 con los extremos de los cables de fibra óptica 28 separados (no incluidos en la cadena principal agrupada) para definir una pluralidad de ramas de fibra óptica 32 del mazo de fibra 30. Como se muestra, la pluralidad de núcleos de fibra 40, 42 se ramifican para formar una pluralidad de ramificaciones de fibra individuales 32, cada una de las cuales termina en un nodo 34. En las realizaciones no limitantes de las FIGS.

4A y 4B, el mazo de fibra 30 incluye adicionalmente una pata emisora 33 y una pata receptora 35 asociadas con las ramas de fibra 32. La pata emisora 33 puede contener los primeros núcleos de fibra 40 de cada una de la pluralidad de ramas de fibra 32 y la pata receptora 35 puede contener todos los segundos núcleos de fibra 42 de cada una de las ramas de fibra 32. La longitud de los núcleos de fibra óptica 40, 42 que se extienden entre la pata emisora 33 o la pata receptora 35 y el nodo 34 puede variar en longitud de manera que las ramas 32 y los nodos correspondientes 34 se disponen en diversas posiciones a lo largo de la longitud de la cadena principal de mazo de fibra 31. En una realización, las posiciones de los nodos 34 pueden establecerse durante la fabricación, o en el memento de la instalación del sistema 20.

Alternativamente, el mazo de fibra 30 puede incluir un cable de fibra óptica (no mostrado) que tiene una pluralidad de ramas 32 formadas integralmente con el mismo y que se extienden desde el mismo. Las ramas 32 pueden incluir solo un único núcleo de fibra óptica. La configuración, específicamente el espaciamiento de los nodos 34 dentro de un mazo de fibra 30 puede ser sustancialmente equidistante, o puede variar sobre la longitud del arnés 30. En una realización, el posicionamiento de cada nodo 34 puede correlacionarse con una ubicación específica dentro del área designada.

Con referencia ahora a la FIG. 5, el sistema de detección 20 puede incluir adicionalmente una pluralidad de mazos de cables de fibra 30. En la realización ilustrada, no limitante, un dispositivo sensible a la luz distinto 38 se asocia con cada uno de la pluralidad de mazos de cables de fibra 30. Sin embargo, también se contemplan aquí realizaciones en las que un único dispositivo sensible a la luz 38 se acopla a la pluralidad de mazos de cables de fibra 30. Además, una única fuente de luz 36 puede acoplarse operativamente a la pluralidad de núcleos de fibra de transmisión de luz 40 dentro de la pluralidad de mazos de cables de fibra 30 del sistema 20. Alternativamente, el sistema de detección 20 puede incluir una pluralidad de fuentes de luz 36, cada una de las cuales se acopla a uno o más de la pluralidad de mazos de cables de fibra 30.

El sistema de detección 20 se configura para monitorizar un área predeterminada tal como un edificio. El sistema de detección 20 se puede utilizar especialmente para áreas predeterminadas que tienen un entorno abarrotado, tal como una sala de servidores, como se muestra en la FIG. 6, por ejemplo. Cada mazo de fibra 30 puede alinearse con una o más filas de equipo 46, y cada nodo 34 en el mismo puede ubicarse directamente adyacente a una de las torres 48 dentro de las filas 46. Además, los nodos pueden disponerse de manera que monitoricen recintos específicos, dispositivos electrónicos o maquinaria. El posicionamiento de los nodos 34 de tal manera permite la detección temprana de una condición así como la localización, lo que puede limitar la exposición del otro equipo en la habitación a la misma condición. En otra aplicación, el sistema de detección 20 puede integrarse en una aeronave, tal como para monitorizar un compartimiento de carga, un bastidor de aviónica, un retrete u otra región confinada de la aeronave que puede ser susceptible a incendios u otros eventos.

Un sistema de control 50 del sistema de detección 20 se utiliza para gestionar el funcionamiento del sistema de detección y puede incluir el control de componentes, adquisición de datos, procesamiento de datos y análisis de datos. El sistema de control 50, ilustrado en la FIG. 7, incluye al menos un dispositivo sensible a la luz 38, al menos una fuente de luz 36, y una unidad de control 52, tal como un ordenador que tiene uno o más procesadores 54 y memoria 56 para implementar un algoritmo 58 como instrucciones ejecutables que son ejecutadas por el procesador 54. Las instrucciones pueden almacenarse u organizarse de cualquier manera en cualquier nivel de abstracción. El procesador 54 puede ser cualquier tipo de procesador, incluyendo una unidad de procesamiento central ("CPU"), un procesador de propósito general, un procesador de señal digital, un microcontrolador, un circuito integrado específico de aplicación ("ASIC"), una matriz de compuertas programables en campo ("FPGA"), o similares. Además, en algunas realizaciones, la memoria 56 puede incluir memoria de acceso aleatorio ("RAM"), memoria de solo lectura ("ROM"), u otro medio electrónico, óptico, magnético o cualquier otro medio legible por ordenador para almacenar y soportar el procesamiento en la memoria 56. Además de acoplarse operativamente a al menos una fuente de luz 36 y al menos un dispositivo sensible a la luz 38, la unidad de control 52 puede asociarse con uno o más dispositivos de entrada/salida 60. En una realización, los dispositivos de entrada/salida 60 pueden incluir una alarma u otra señal, o un sistema de supresión de incendios que se activan tras la detección de un evento o condición predefinida. Debe entenderse en esta memoria que el término alarma, como se usa en esta memoria, puede indicar cualquiera de los posibles resultados de una detección.

El procesador 54 puede acoplarse a la al menos una fuente de luz 36 y al menos un dispositivo sensible a la luz 38 a través de conectores. El dispositivo sensible a la luz 38 se configura para convertir la luz dispersada recibida desde un nodo 34 en una señal correspondiente que puede recibir el procesador 54. En una realización, la señal generada por el dispositivo sensible a la luz 38 es una señal electrónica. La señal emitida desde el dispositivo sensible a la luz 38 se proporciona entonces a la unidad de control 52 para su procesamiento utilizando un algoritmo para determinar si está presente una condición predefinida.

La señal recibida o emitida desde el(los) dispositivo(s) sensible(s) a la luz 38 puede amplificarse y/o filtrarse, tal como mediante un comparador (no mostrado), para reducir o eliminar información irrelevante dentro de la señal antes de ser comunicada a la unidad de control 52 ubicada remotamente del nodo 34. En tales realizaciones, la amplificación y filtración de la señal puede tener lugar directamente dentro del dispositivo sensible a la luz 38, o, alternativamente, puede tener lugar a través de uno o más componentes dispuestos entre el dispositivo sensible a la luz 38 y la unidad de control 52. La unidad de control 52 puede controlar la adquisición de datos del dispositivo sensible a la luz 38, tal como ajustando la ganancia del amplificador, el ancho de banda de los filtros, las velocidades de muestreo, la cantidad de tiempo y el almacenamiento temporal de datos, por ejemplo.

Con referencia ahora a la FIG. 8, en una realización del sistema 20, el dispositivo sensible a la luz 38 puede incluir uno o más sensores 64 de Fotodiodo de Avalancha (APD). Por ejemplo, una distribución 66 de sensores APD 64 puede asociarse con uno o más mazos de cables de fibra 30. En una realización, el número de sensores APD 64 dentro de la distribución de sensores 66 es igual o mayor que el número total de mazos de cables de fibra 30 acoplados operativamente a los mismos. Sin embargo, también se contemplan aquí realizaciones en las que el número total de sensores 64 de APD dentro de la distribución de sensores 66 es menor que el número total de mazos de cables de fibra 30.

Los datos representativos de la salida de cada sensor 64 de APD en la distribución de APD 66 se toman periódicamente por un conmutador 68, o alternativamente, se recogen simultáneamente. La adquisición de datos 67 recoge las señales electrónicas del APD y asocia las señales recogidas con metadatos. Los metadatos como ejemplo pueden ser tiempo, frecuencia, ubicación o nodo. En un ejemplo, las señales electrónicas son del APD y se sincronizan con la modulación láser de manera que las señales eléctricas se recogen durante un período de tiempo que comienza cuando el láser se impulsa a varios microsegundos después del impulso láser. Los datos serán recogidos y procesados por el procesador 54 para determinar si alguno de los nodos 34 indica la existencia de una condición o evento predefinido. En una realización, solo se recoge una parte de los datos emitidos por la distribución de sensores 66, por ejemplo, los datos de un primer sensor APD 64 asociado con un primer mazo de cables de fibra 30. Por lo tanto, el conmutador 68 se configura para recopilar información de los diversos sensores APD 64 de la distribución de sensores 66 secuencialmente. Mientras se procesan los datos recogidos de un primer sensor de APD 64 para determinar si se ha producido un evento o condición, se recogen los datos de un segundo APD 66 de la distribución de sensores 66 y se proporcionan al procesador 54 para su análisis. Cuando se ha detectado una condición o evento predefinido a partir de los datos recogidos de uno de los sensores 64 de APD, el conmutador 68 puede configurarse para proporcionar información adicional desde el mismo sensor 64 de APD al procesador 54 para rastrear la condición o evento.

Un método de funcionamiento 100 del sistema de detección 20 se ilustra en la FIG. 9. La unidad de control 52 acoplada operativamente a la fuente de luz 36 se configura para energizar selectivamente la fuente de luz 36, como se muestra en el bloque 102, y para emitir luz a un mazo de fibra 30 acoplado al mismo como se muestra en el bloque 104. Basándose en el funcionamiento deseado del sistema de detección 20, la unidad de control 52 puede variar la intensidad, duración, repetición, frecuencia u otras propiedades de la luz emitida. A medida que la luz se desplaza por el primer núcleo de fibra 40 de la al menos una rama de fibra óptica 32, toda o una parte de la luz se emite en los nodos 34 del mazo de fibra 30. En el bloque 106, la luz se dispersa en el área predeterminada y se transmite de vuelta a través de las ramas de fibra óptica 32 a través de los segundos núcleos de fibra 42. La luz dispersada puede incluir una o más de luz dispersada dentro de la atmósfera adyacente al nodo y luz dispersada que se refleja desde un interior de la rama de fibra óptica 32. La luz dispersada se transmite al menos a un dispositivo sensible a la luz 38 en el bloque 108. Como se muestra en el bloque 110, el dispositivo sensible a la luz 38 genera una señal en respuesta a la luz dispersada recibida por cada nodo 34, y proporciona esa señal a la unidad de control 52 para procesamiento adicional.

Utilizando el algoritmo 58 ejecutado por el procesador 54, cada una de las señales que representan la luz dispersada recibida por los nodos correspondientes 34 se evalúan para determinar si la luz en el nodo 34 es indicativa de una condición predefinida, tal como humo, por ejemplo. Con referencia a la FIG. 10, se ilustra un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo de una trayectoria de flujo para procesar las señales generadas por cada uno de los nodos 34. Como se muestra, la señal indicativa de luz dispersada 69 se analiza, mostrada en el bloque 70, en una pluralidad de señales basadas en su nodo de origen respectivo 34. En la realización ilustrada, no limitante, las señales de fondo, ilustradas esquemáticamente en 72, se restan de los datos antes de que las características de impulso se evalúen para cada una de las señales individuales. A través de la integración, compresión de pulsos y/o extracción de características, mostradas en el bloque 74, se puede determinar una o más características o rasgos (características de pulsos) de la señal. Los ejemplos de tales características incluyen, pero sin limitación a esto, una altura de pico, un área bajo una curva definida por la señal, características estadísticas tales como media, varianza y/o momentos de orden superior, correlaciones en tiempo, frecuencia, espacio y/o combinaciones de los mismos, y características empíricas determinadas por aprendizaje profundo, aprendizaje de diccionario, y/o aprendizaje adaptativo y similares.

En una realización, se analiza el registro de tiempo de vuelo y se extraen las características. El registro de tiempo de vuelo puede cubrir un período de tiempo. Por ejemplo, un registro de tiempo de vuelo puede registrar intensidad de luz sobre 0,001-1.000.000 nanosegundos, 0,1-100.000 nanosegundos, o 0,1-10.000 microsegundos. Las características extraídas de la señal pueden incluir, pero no se limitan a altura, ancho completo a la mitad del máximo, tiempo de captación de señal, tiempo de caída de señal, velocidad de grupo, integración, velocidad de cambio, media y varianza, por ejemplo.

A través de la aplicación del procesamiento de datos, ilustrado esquemáticamente en el bloque 76, las características pueden entonces procesarse adicionalmente usando, por ejemplo, suavizado, transformadas de Fourier o correlación cruzada. En una realización, los datos procesados se envían entonces al algoritmo de detección en el bloque 78 para determinar si la señal indica o no la presencia y magnitud de una condición o evento en un nodo correspondiente 34. La evaluación puede ser una comparación de una función numérica de la característica o características con un umbral. El umbral puede determinarse a priori o puede determinarse a partir de la señal. La determinación del umbral a partir de la señal puede denominarse aprendizaje de fondo. El aprendizaje de antecedentes puede lograrse mediante filtración adaptativa, estimación de parámetros basada en modelo, modelado estadístico, y similares. En algunas realizaciones, si una de las características identificadas no excede un umbral, el resto del algoritmo de detección no se aplica con el fin de reducir la cantidad total de procesamiento realizado durante el algoritmo de detección. En el caso de que el algoritmo de detección indicara la presencia de la condición en uno o más nodos 34, puede, pero no es necesario, activar una alarma u otro sistema de supresión de incendios. Debe entenderse que el proceso para evaluar los datos ilustrados y descritos en esta memoria se pretende solo como un ejemplo y que otros procesos que incluyen algunas o todas las etapas indicadas en la FIG. también se contemplan en esta memoria.

La evaluación también puede emplear ventajosamente clasificadores que incluyen aquellos que se pueden aprender de la señal a través de técnicas de aprendizaje profundo que incluyen, pero no se limitan a redes neuronales profundas, redes neuronales convolucionales, redes neuronales recursivas, aprendizaje de diccionario, bolsa de técnicas visuales/de palabras profundas, Máquina de Vectores de Soporte (SVM), Árboles de Decisión, Bosques de Decisión, Lógica Difusa, y similares. Los clasificadores también se pueden construir usando técnicas de modelo de Markov, modelos de Markov ocultos (HMM), procesos de decisión de Markov (MDP), MDP parcialmente observables, lógica de decisión de Markov, programación probabilística, y similares.

Además de evaluar las señales generadas desde cada nodo 34 individualmente, el procesador 54 se configura adicionalmente para evaluar la pluralidad de señales o características de las mismas colectivamente a través de una operación de fusión de datos para producir señales fusionadas o características fusionadas. La operación de fusión de datos puede proporcionar información relacionada con el tiempo y la evolución espacial de un evento o condición predeterminada. Como resultado, una operación de fusión de datos es útil para detectar un evento de nivel inferior, insuficiente para iniciar una alarma en cualquiera de los nodos 34 individualmente. Por ejemplo, en el caso de un incendio de combustión lenta, la señal de luz generada por una pequeña cantidad de humo cerca de cada uno de los nodos 34 individualmente puede no ser suficiente para iniciar una alarma. Sin embargo, cuando las señales procedentes de la pluralidad de nodos 34 se revisan en conjunto, el aumento de luz devuelto al dispositivo sensible a la luz 38 desde múltiples nodos 34 puede indicar la aparición de un evento o la presencia de un objeto no detectado de otro modo. En una realización, la fusión se realiza por Estimación Bayesiana. Alternativamente, pueden emplearse técnicas de estimación de articulaciones lineales o no lineales tales como probabilidad máxima (ML), máxima a priori (MAP), mínimos cuadrados no lineales (NNLS), técnicas de agrupamiento, máquinas de vectores de soporte, árboles de decisión y bosques, y similares.

Como se ha ilustrado y descrito anteriormente, el procesador 54 se configura para analizar las señales generadas por al menos un dispositivo sensible a la luz 38 en relación con el tiempo. En otra realización, el algoritmo de detección puede configurarse para aplicar una o más de una transformada de Fourier, transformada de Wavelet, transformada espacio-tiempo, distribución de Choi-Williams, distribución de Winger-Ville y similares, a las señales para convertir las señales de un dominio temporal a un dominio de frecuencia. Esta transformación puede aplicarse a las señales cuando los nodos 34 están siendo analizados individualmente, cuando los nodos 34 están siendo analizados colectivamente durante una fusión de datos, o ambos.

La relación entre la dispersión de luz y la magnitud o presencia de una condición se infiere midiendo la causalidad y dependencia de una señal. Como ejemplo, la medida de una causalidad utiliza una o más características de señal como una entrada y determina una o más salidas de un cálculo de un método de prueba de hipótesis, relación de primer plano, segunda derivada, media o prueba de causalidad de Granger. De manera similar, una o más características de señal pueden usarse como una entrada para evaluar la dependencia de una señal. Una o más salidas se seleccionan de un cálculo de una correlación, coeficientes de transformada rápida de Fourier, una segunda derivada o una ventana. La magnitud y presencia de la afección se basa entonces en la causalidad y dependencia. La magnitud y presencia de una condición se pueden calcular utilizando uno o más enfoques de evaluación: un umbral, velocidad, tasa de cambio o un clasificador. El algoritmo de detección puede incluir utilizar la salida de la causalidad de cálculo, dependencia o ambas. Esto se usa para indicar la presencia de la afección en uno o más nodos 34 e iniciar una respuesta.

Debido a que la frecuencia de humo varía dentro de un intervalo pequeño, tal como de aproximadamente 0,01 Hz a aproximadamente 10 Hz, por ejemplo, la evaluación de las señales con respecto a la frecuencia puede determinar de manera efectiva y precisa la presencia de humo dentro del espacio predeterminado 82. El algoritmo de detección puede configurarse para evaluar las señales en una ventana de tiempo fija para determinar la magnitud de la frecuencia o la intensidad del movimiento del humo. Por consiguiente, si la magnitud de un componente de frecuencia excede un umbral predeterminado, el algoritmo de detección puede iniciar una alarma que indica la presencia de un incendio. En una realización, el umbral predeterminado es de aproximadamente 10 Hz de manera que cuando la magnitud de la frecuencia de humo óptico excede el umbral, el humo está presente.

En una realización, el algoritmo 58 se configura para distinguir entre diferentes eventos o condiciones basándose en la velocidad de cambio en la luz dispersada por la atmósfera cerca del nodo 34 y recibida por uno o más de los nodos 34 a lo largo del tiempo. Con referencia a las FIGS. 11a y 11b, se ilustran gráficos de las señales registradas desde un nodo 34 a lo largo del tiempo con respecto a diferentes eventos. La FIG. 11a indica el cambio en la señal de luz recibida por un nodo 34 a medida que una persona camina a través del área que está siendo monitorizada por el nodo 34. Como se muestra en el gráfico, el movimiento de una persona aparece como pasos que tienen magnitudes variables. La FIG. 11b, que representa la detección de humo a partir de un incendio que arde, aparece gráficamente como una señal que cambia de manera muy continua que tiene un aumento acelerado en el cambio en la señal de luz recibida por un nodo 34 con el tiempo. Debe entenderse que los gráficos ilustrados son solo ejemplos. Además, cada evento predefinido detectable por el sistema de detección 20 puede tener uno o más parámetros únicos asociados con el mismo.

Para reducir el ruido asociado con cada señal, el dispositivo emisor de luz 36 puede modularse de tal manera que el dispositivo 36 se opera selectivamente para generar luz modulada en un patrón específico. En una realización, la luz dentro del patrón puede variar en intensidad, anchura, frecuencia, fase, y puede comprender pulsos discretos o puede ser continua. El patrón específico de luz puede diseñarse para tener propiedades deseables tales como una autocorrelación específica consigo mismo o una correlación cruzada con un segundo patrón específico. Cuando la luz se emite en un patrón específico, la luz dispersada de vuelta a un dispositivo sensible a la luz correspondiente 38 debe llegar en el mismo patrón sustancialmente. El uso de uno o más patrones específicos y conocidos proporciona capacidades de procesamiento mejoradas permitiendo que el sistema 20 reduzca el ruido general. Esta reducción de ruido cuando se combina con el procesamiento de señal puede dar como resultado una relación señal a ruido mejorada y el número total de eventos o condiciones falsos detectados disminuirá. Alternativamente, o además, la sensibilidad del dispositivo puede mejorarse aumentando de este modo los límites del sistema de detección 20. De manera similar, mediante la correlación cruzada de uno o más segundos patrones, se pueden distinguir causas específicas de señales transmitidas o reflejadas, por ejemplo, mediante la estimación bayesiana de las correlaciones cruzadas respectivas de la señal recibida con el uno o más segundos patrones.

Además, la modulación de la señal de luz emitida por la fuente de luz 36 puede proporcionar una detección mejorada al determinar más información sobre el evento o condición que causa la dispersión en la señal de luz recibida por el nodo 34. Por ejemplo, tal modulación puede permitir que el sistema 20 distinga más fácilmente entre una persona que camina a través del área designada adyacente a un nodo, como se muestra en la FIG.

11a, y un fuego ardiente adyacente al nodo 34.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 12, en algunas realizaciones el sistema 20 incluye uno o más dispositivos de mejora óptica 80, tales como un filtro de paso de banda, un polarizador, un recubrimiento antirreflectante, una placa de ondas, y/u otras características ópticas para reducir la interferencia de señales sin eventos, u otras señales no deseadas, tales como luz ambiental de la luz solar o iluminación en el espacio, o de objetos sólidos en el espacio predeterminado 82. Además, los dispositivos de mejora óptica 80 pueden utilizarse para reducir las longitudes de onda y/o intensidades indeseadas transmitidas desde la fuente de luz 36. La mejora óptica 80 se coloca en el sistema 20 aguas abajo de la fuente de luz 36, en algunas realizaciones un diodo láser, y aguas arriba del dispositivo sensible a la luz 38, en algunas realizaciones el fotodiodo. El dispositivo de mejora óptica 80 se coloca de manera que la luz dispersada y reflejada de vuelta al dispositivo sensible a la luz 38 se pase a través del dispositivo de mejora óptica 80 para filtrar o diferenciar eventos u otras condiciones que se detecten de otras señales debido, por ejemplo, a luz ambiental, objetos sólidos, insectos, polvo o vapor de agua.

Como se muestra en la FIG. 12, en algunas realizaciones la mejora óptica 80 se ubica en el dispositivo sensible a la luz 38 y/o es un componente de, integral a o incrustado dentro del dispositivo sensible a la luz 38. Además, el dispositivo sensible a la luz 38 puede configurarse de tal manera que el dispositivo de mejora óptica 80 es fácilmente retirable y/o reemplazable con otra mejora óptica 80 para filtrar o diseminar diferentes condiciones en la señal dispersa/reflejada.

Mientras que en la realización de la FIG. 12, el dispositivo de mejora óptica 80 se ubica en el dispositivo sensible a la luz 38 o incrustado en el dispositivo sensible a la luz 38, en otras realizaciones el dispositivo de mejora óptica 80 se ubica en otras ubicaciones, tales como en el nodo 34 como se muestra en la FIG. 13. Esto permite la colocación específica del nodo de los dispositivos 80 de mejora óptica de manera que diferentes dispositivos 80 de mejora óptica pueden colocarse en diferentes nodos 34. Además, en algunas realizaciones, pueden utilizarse combinaciones de dispositivos de mejora óptica 80, tales como combinaciones de filtros de paso de banda y polarizadores, para filtrar o diseminar ciertas condiciones de la luz dispersada/reflejada. Además, en los sistemas 20 en los que los nodos 34 incluyen dos o más núcleos 40, 42, las mejoras ópticas 80 pueden ubicarse en un núcleo individual 40, 42 o en dos o más de los núcleos 40, 42.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 14, en algunas realizaciones el sistema 20 incluye enfocar o expandir elementos ópticos para aumentar el alcance, sensibilidad o campo de visión del sistema de detección 20 en la detección de humo/gas u otras condiciones o eventos. Un elemento óptico de enfoque puede colocarse en el nodo o entre el sistema de control y el mazo de fibra para aumentar el alcance y la sensibilidad al converger o colimar la luz. También, un elemento óptico expansible puede colocarse en ubicaciones similares para aumentar el campo de visión del nodo al divergir la luz. A modo de ejemplo, los elementos ópticos pueden incluir espejos, lentes de enfoque, lentes divergentes y difusores, junto con la integración de recubrimientos antirreflejantes en los elementos ópticos o componentes de los mismos.

Como se muestra en la FIG. 14, los elementos ópticos pueden ser una o más lentes 84 ubicadas en el nodo 34. La lente 84 reduce la divergencia del haz saliente transmitido desde la fuente de luz 36, mientras que también aumenta la cantidad de luz dispersada aceptada por el nodo 34 para la transmisión al dispositivo sensible a la luz 38. En algunas realizaciones, la lente 84 se fusiona al extremo de los núcleos 40, 42 en el nodo 34 para reducir la dispersión de la luz fuera de la cara de la lente 84, mejorando así la eficiencia de la recogida de luz del nodo 34. Además, en algunas realizaciones, los núcleos 40, 42 pueden tener fibras lentadas y estrechadas, que no requieren fusión y funcionan como una lente 84. En otras realizaciones, la lente 84 puede configurarse para reducir la dispersión de la luz fuera de la cara de la lente. Además, la lente 84 puede incluir características de dirección de haz, tales como un material de estado sólido que se utiliza para cambiar el índice de refracción de la luz incidente para dirigir la luz a lo largo de los núcleos 40, 42. La característica de dirección de haz también puede ser un circuito integrado fotónico, que utiliza silicio modelado para controlar la emisión direccional de luz.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 15, en algunas realizaciones los elementos ópticos pueden incluir un espejo parabólico 86 ubicado en el nodo 34. El espejo parabólico 86 se ubica fuera de ángulo con relación a un eje de nodo 88. Como con la lente 84, el espejo parabólico 86 reduce la divergencia del haz saliente transmitido desde la fuente de luz 36, mientras que también aumenta una cantidad de luz dispersada aceptada por el nodo 34 para la transmisión al dispositivo sensible a la luz 38. En algunas realizaciones, el espejo parabólico 86 se configura para rotar alrededor de un eje de rotación durante el funcionamiento del sistema 20 para aumentar adicionalmente un área de cobertura del nodo 34.

En algunas realizaciones, tanto la lente 84 como el espejo 86 pueden utilizarse en el nodo 34. Además, mientras que en las realizaciones ilustradas en las FIGs. 14 y 15 se utilizan ópticas en cada nodo 34, en otras realizaciones, las ópticas se pueden utilizar solo en nodos seleccionados 34 para proporcionar sus beneficios a los nodos seleccionados 34, tal como el aumento del intervalo de detección en nodos seleccionados 34 debido, por ejemplo, a restricciones en la colocación de nodos 34 en el espacio protegido. En otras realizaciones, los elementos ópticos pueden colocarse en la fuente de luz 36 o dispositivo sensible a la luz para mejorar el sistema de detección 50.

Además de humo o polvo, el sistema 20 puede utilizarse para monitorizar o detectar contaminantes tales como compuestos orgánicos volátiles (VOC), contaminantes de partículas tales como partículas PM2.5 o PM10.0, partículas biológicas y/o productos químicos o gases tales como H<2>, H<2>S, CO<2>, CO, NO<2>, NO<3>o similares. Múltiples longitudes de onda pueden ser transmitidas por la fuente de luz 36 para permitir la detección simultánea de humo, así como materiales contaminantes individuales. Por ejemplo, se puede utilizar una primera longitud de onda para la detección de humo, mientras que se puede utilizar una segunda longitud de onda para la detección de VOC. Se pueden utilizar longitudes de onda adicionales para la detección de contaminantes adicionales, y el uso de información de longitud de onda múltiple en agregados puede mejorar la sensibilidad y proporcionar la discriminación de especies de gas de fuentes falsas o molestas. Con el fin de soportar múltiples longitudes de onda, pueden utilizarse uno o más láseres para emitir varias longitudes de onda. Alternativamente, el sistema de control puede proporcionar una emisión selectivamente controlada de la luz. La utilización del sistema 20 para la detección de contaminantes puede conducir a una mejor calidad del aire en el espacio predeterminado 82, así como a una seguridad mejorada.

En algunas realizaciones, tal como se muestra en la FIG. 16a, las ramas de fibra óptica 32 se conectan operativamente cada una a la cadena principal de mazo de fibra 31, que solo puede incluir un único núcleo de fibra óptica, a través de un acoplamiento 132. En algunas realizaciones, el acoplamiento 132 es uno de una conexión de empalme, una conexión fusionada o un dispositivo de conmutación de estado sólido. La utilización de acoplamientos 132 permite que los nodos 34 se añadan al mazo de fibra 30 después de la instalación del mazo de fibra 30, o la retirada o reubicación de los nodos 34 una vez que se instala el mazo de fibra 30. Los acoplamientos 132 aumentan por lo tanto la flexibilidad del mazo de fibra 30 y el sistema 20.

En otra realización, tal como se muestra en la FIG. 16b, un primer núcleo de fibra óptica 40 se acopla operativamente a un primer nodo 34, mientras que un segundo nodo 34 se acopla operativamente a un segundo núcleo de fibra óptica 42. En tales realizaciones, el primer núcleo de fibra óptica 40 se utiliza para la transmisión de luz desde la fuente de luz 36, mientras que el segundo núcleo de fibra óptica 42 recibe luz dispersada y transporta la luz dispersa al dispositivo sensible a la luz 38. En algunas realizaciones, un primer acoplamiento 132a que acopla el primer núcleo de fibra óptica 40 al primer nodo 34 es el mismo que un segundo acoplamiento 132b que acopla el segundo núcleo de fibra óptica 42 al segundo nodo 34, mientras que en otra realización el primer acoplamiento 132a es diferente del segundo acoplamiento 132b.

Además, como alternativa o además de la conexión de empalme, las conexiones fusionadas, uno o más dispositivos de conmutación de estado sólido, pueden colocarse amplificadores ópticos 96 a lo largo del mazo de cables de fibra 30 para amplificar las señales que proceden a través del mazo de cables de fibra 31. El amplificador óptico 96 puede ubicarse, por ejemplo como se muestra en la FIG. 17, entre los nodos 34, o entre el dispositivo de detección de luz 38 y el mazo de fibra 30. Además, en algunas realizaciones, el acoplamiento 132 puede ubicarse en otras ubicaciones a lo largo del mazo de cables de fibra 30, por ejemplo, entre el mazo de cables de fibra 30 y la fuente de luz 36, y/o entre el mazo de cables de fibra 30 y el dispositivo sensible a la luz 38.

Con referencia ahora a la FIG. 18, el sistema de control 50 se configura para múltiples entradas y/o múltiples salidas para la comunicación de información a través de los cables de fibra óptica 28 y los nodos 34. En algunas realizaciones, las múltiples entradas y salidas pueden incluir una conexión a Internet 140, una red de construcción o sistema de gestión 142, y/o un panel de fuego 134 del edificio o espacio cerrado. El panel de bomberos 134 se configura para comunicaciones con, por ejemplo, un departamento de bomberos, y/o se configura para transmitir alarmas a través del edificio o espacio en el caso de detección de humo, incendio u otra sustancia por el sistema 20. En la realización mostrada en la FIG. 18, los cables de fibra óptica 28 se utilizan además para la comunicación de alarmas, alertas y otra información, tal como información de diagnóstico del sistema a través del edificio. El sistema de control 50 es capaz tanto de medir la condición en el área predeterminada 82 como de proporcionar comunicación. Por ejemplo, una vez que el sistema de control 50 determina que una condición está presente basándose en señales de detección recibidas de uno o más nodos 34, el sistema de control 50 transmite una o más señales de alarma desde el panel de fuego 134 a lo largo de cables de fibra óptica 28 a una o más unidades de alarma 138 en el edificio o espacio que inician una alarma o alerta basándose en las señales de alarma recibidas. El sistema de control 50 es capaz de hacer esto en un mazo de fibra óptica 30 combinando la modulación de frecuencia y amplitud de la luz. En algunas realizaciones, la alerta o alarma es un sonido o sonidos audibles, mientras que en otras realizaciones la alerta o alarma es una luz, o una combinación de luz y sonido. Además, el sistema de control 50 puede configurarse para enviar y/o recibir comunicación a través de los cables de fibra óptica 28 y los nodos 34 para comunicarse con una o más infraestructuras de construcción o dispositivos locales en el espacio a través de luz modulada transmitida a lo largo de los cables 32. En algunas realizaciones, esta comunicación es a través del protocolo Li-Fi.

Haciendo referencia ahora a la FIG. 19, se muestra un recinto 122, por ejemplo, un alojamiento de servidor, con uno o más componentes electrónicos 124 ubicados en el mismo. Un sistema de detección 20 se instala en el recinto 122, junto con un sistema de supresión 126. El sistema de supresión 126 puede incluir, por ejemplo, un suministro de supresor 128 y una o más salidas de supresor 130 ubicadas, por ejemplo, en los nodos 34 del sistema de detección 20. El sistema de detección 20, el sistema de supresión 126 y el uno o más componentes electrónicos 124 se conectan a la unidad de control 52 del sistema de detección 20. En el caso de detección de incendio o humo en un nodo 34 del sistema de detección 20, la unidad de control 52 activa el sistema de supresión 126 para activar la salida de supresor 130 en la ubicación del nodo 34 para proporcionar supresión localizada en el recinto 122. Además, la unidad de control 52 puede ordenar el apagado de los componentes electrónicos 124 en la región del nodo 34 para evitar daños adicionales a los componentes electrónicos particulares 124. La detección y supresión localizada tal como se describe en esta memoria a través del sistema de detección 20 y el sistema de supresión 126, proporciona protección de los componentes electrónicos 124 contra el fuego y el humo, mientras que la localización de la supresión para proteger tales componentes no sometidos al fuego y el humo de la exposición al supresor, reduciendo el daño a esos componentes y reduciendo adicionalmente el coste y el gasto de la limpieza del supresor después de un evento.

Aunque la divulgación ha sido descrita con detalle en relación con solo un número limitado de realizaciones, debería comprenderse que la invención no está limitada a dichas realizaciones divulgadas. En vez de eso, la invención se puede modificar para incorporar cualquier número de variaciones, alteraciones, sustituciones o disposiciones equivalentes no descritas hasta ahora, pero que caerán en el alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por tanto, la invención no debe verse como limitada por la anterior descripción, sino que está solo limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de detección (20) para medir una o más condiciones dentro de un área predeterminada que comprende:

un mazo de fibra (30) que tiene al menos un cable de fibra óptica (28) para transmitir luz, definiendo el al menos un cable de fibra óptica una pluralidad de nodos (34) dispuestos para medir la una o más condiciones; y

un sistema de control (50) acoplado operativamente al mazo de fibra de manera que una señal indicativa de luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos se transmite al sistema de control, en donde el sistema de control se configura para analizar la señal asociada con la pluralidad de nodos en uno o más de un dominio de frecuencia, dominio de tiempo-frecuencia, dominio de tiempo y dominio espacial, para determinar una presencia y magnitud de la condición dentro del área predeterminada, incluyendo evaluar las señales asociadas con la pluralidad de nodos individual y colectivamente, caracterizado por que

la evaluación colectiva de las señales se realiza utilizando una operación de fusión de datos para producir señales fusionadas o características fusionadas de las señales y por que la evaluación colectiva de las señales fusionadas o características fusionadas de las señales permite detectar una condición a una magnitud que sería insuficiente para iniciar una alarma en cualquiera de los nodos individualmente.

2. El sistema (20) según la reivindicación 1, que comprende además un dispositivo sensible a la luz (38) para recibir luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos (34), estando configurado el dispositivo sensible a la luz para generar la señal en respuesta a la luz dispersada.

3. El sistema (20) según la reivindicación 2, en donde el sistema de control (50) comprende además una unidad de control (52), estando adaptada la unidad de control para convertir las señales utilizando una o más de una transformada de Fourier, una transformada de Wavelet, una transformada de espacio-tiempo, una distribución de Choi-Williams y una distribución de Wigner-Ville.

4. Un método (100) para medir una o más condiciones dentro de un área predeterminada que comprende:

transmitir luz (104) a lo largo de un mazo de fibra (30) y a través de una pluralidad de nodos (34) de un cable de fibra óptica (28) del mazo de fibra, la pluralidad de nodos dispuestos para medir la una o más condiciones;

recibir luz dispersada (108) asociada con la pluralidad de nodos;

comunicar señales (110) correspondientes a la luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos a una unidad de control (52);

la unidad de control (52) que evalúa las señales con respecto a uno o más de un dominio de frecuencia, dominio de tiempo-frecuencia y dominio espacial, para medir si la luz dispersada indica la presencia y magnitud de la una o más condiciones dentro del área predeterminada,

en donde medir si la luz dispersada indica la presencia de la una o más condiciones dentro del área predeterminada incluye evaluar las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos individual y colectivamente, caracterizado por que

la evaluación colectiva de las señales se realiza utilizando una operación de fusión de datos para producir señales fusionadas o características fusionadas de las señales y por que la evaluación colectiva de las señales fusionadas o características fusionadas de las señales permite detectar una condición a una magnitud que sería insuficiente para iniciar una alarma en cualquiera de los nodos individualmente.

5. El método (100) según la reivindicación 4, en donde evaluar las señales con respecto a un dominio de frecuencia comprende aplicar una o más de una transformada de Fourier, una transformada de Wavelet, una transformada de espacio-tiempo, una distribución de Choi-Williams y una distribución de Wigner-Ville a las señales.

6. El método (100) según la reivindicación 5, en donde una o más de la transformada de Fourier, la transformada de Wavelet, la transformada espacio-tiempo, la distribución de Choi-Williams y la distribución de Wigner-Ville se aplican cuando las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos (34) se evalúan individualmente.

7. El método (100) según la reivindicación 5, en donde una o más de la transformada de Fourier, la transformada de Wavelet, la transformada espacio-tiempo, la distribución de Choi-Williams y la distribución de Wigner-Ville se aplican cuando las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos (34) se evalúan individualmente.

8. El método (100) según la reivindicación 5, en donde una o más de la transformada de Fourier, la transformada de Wavelet, la transformada espacio-tiempo, la distribución de Choi-Williams y la distribución de Wigner-Ville se aplican cuando las señales correspondientes a la luz dispersa asociada con la pluralidad de nodos (34) se evalúan individualmente y cuando las señales correspondientes a la luz dispersa asociada con la pluralidad de nodos se evalúan colectivamente.

9. El método (100) según la reivindicación 4, en donde evaluar las señales correspondientes a la luz dispersada asociada con la pluralidad de nodos (34) con respecto a uno o más de un dominio de frecuencia, dominio de tiempo-frecuencia, dominio de tiempo y dominio espacial incluye determinar una magnitud de un componente de la transformación o distribución de cada señal dentro de un tiempo fijo.

10. El método (100) según la reivindicación 9, en donde medir la condición incluye comparar la magnitud del componente de la transformación o distribución con un umbral predeterminado.

11. El método (100) según la reivindicación 4, en donde evaluar la señal con respecto a un dominio de frecuencia incluye evaluar una frecuencia de la señal para medir la presencia de humo dentro del área predeterminada.

12. El método (100) según la reivindicación 11, en donde evaluar la frecuencia incluye determinar una magnitud de la frecuencia.

13. El método (100) según la reivindicación 12, en donde el humo está presente si la magnitud de la frecuencia es igual o excede un umbral predeterminado.

14. El método (100) según la reivindicación 4, en donde evaluar la señal con respecto a un dominio de frecuencia incluye evaluar una frecuencia de la señal para determinar la presencia de fuego dentro del área predeterminada.